高考物理一轮 专题21 焦耳定律 闭合电路欧姆定律学案 新课标.doc

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题21 焦耳定律 闭合电路欧姆定律第一课时一、考点扫描（一）知识整合1、电动势（e）：（1）物理意义：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。（2）定义： 。（3）公式： ，单位： （4）电源的电动势等于电源没有接入电路时 2、电功：（1）定义：在电路中，导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流，此过程中电场力对自由电荷所做的功叫电功。（2）公式：w= 单位： 符号： 3、电功率：（1）定义：电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值叫做电功率。（2）公式：p= 单位： 符号： 4、焦耳定律：（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的 跟导体的电阻和通电时间成 比.（2）公式：q= （3）电功与电热的关系：在 电路中电功等于电热，在 电路中电功大于电热。5、电源的功率和效率：（1）功率：电源的功率（电源的总功率）pe= 电源的输出功率p出= 电源内部消耗的功率pr= （2）电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）6、闭合电路欧姆定律（1）内容： （2）公式：i= 常用表达式还有： ， ， （二）重难点阐释为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：注意：1、电功和电热的区别：4闭合电路的u-i图象uo i im ieu m（i，u）b an右图中a为电源的u-i图象；b为外电阻的u-i图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。二、高考要点精析（一）关于电功、电热的计算问题考点点拨关于电功、电热的计算，一定要弄清是否是纯电阻电路。纯电阻电路中，电功等于电热：w=q=uit=i 2r t=非纯电阻电路（如电动机和电解槽），电功大于电热：wq，这时电功只能用w=uit计算，电热只能用q=i 2rt计算，两式不能通用。考点精炼1某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为u=110v，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度i=5.0a，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）。（二）对电源电动势的理解考点点拨电源是把其他形式能转化为电能的装置，电动势表征电源把其他形式能转化为电能的本领，电源的电动势决定于电源自身的性质，与有无外电路及外电路的情况无关。考点精炼2铅蓄电池的电动势为2 v，一节干电池的电动势为1.5v，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1a和0.2a。试求两个电路都工作20 s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？（三）闭合电路欧姆定律的应用+ + re rirv1v2+探针考点点拨闭合电路欧姆定律的表达形式有：e=u外+u内 （i、r间关系）u=e-ir（u、i间关系）（u、r间关系）从式看出：当外电路断开时（i = 0），路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（r = 0，因而u = 0）电流最大为im=e/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。点评：（1）电路中的电流表、电压表均视为理想电表（题中特别指出的除外），即电流表内阻视为零，电压表内阻视为无穷大。（2）解答闭合电路问题的一般步骤：首先要认清外电路上各元件的串并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图。解题关键是求总电流i，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用全电路欧姆定律（i=）直接求出i；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流i；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出i。求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。第二课时（四）关于电源的输出功率问题考点点拨要搞清几个概念：电源的功率（电源的总功率）pe=ei 电源的输出功率p出=ui 电源内部消耗的功率pr=i 2ro rp出pmr电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）电源的输出功率，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为。（五）电路结构变化问题的讨论r1r2r3r4e r考点点拨闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例：设r1增大，总电阻一定增大；由，i一定减小；由u=e-ir，u一定增大；因此u4、i4一定增大；由i3= i-i4，i3、u3一定减小；由u2=u-u3，u2、i2一定增大；由i1=i3 -i2，i1一定减小。总结规律如下：总电路上r增大时总电流i减小，路端电压u增大；变化电阻本身和总电路变化规律相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。考点点拨由闭合电路欧姆定律得 u=e-ir（u、i间关系）路端电压u随干路电流i的关系图线为倾斜直线，称为电源的外特性曲线。图线的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻。考点精炼参考答案1解析：电动机的输入功率pui，电动机的输出功率p1=mgv，电动机发热功率p2=i2r而p2=p - p1，即i2r= uimgv代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=42解析：对于铅蓄电池的电路，20 s时间内通过的电荷量为q1=i1t=2 c，对于干电池的电路，20 s时间内通过的电荷量为q2=i2t=4c，由电动势的定义式得电源消耗的化学能分别为jj电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，电源本领越大。故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。3解析：此题电路的连接方式是，r1和r2串联成一个支路与r3支路并联后接到电源上，电流表测的是通过r3支路的电流，电压表测的是加在r2两端的电压.当其中一个电阻断路后，电流表、电压表均有示数，说明r1和r3都没有断路，所以只能是r2发生断路，此时r1上没有电流通过，电压表测量的是路端电压u=3.2 v，电流表测量的r3中电流也是干路中电流i=0.80 a，所以：r3= =4 r2断路前，路端电压u0=i3r3=0.754 v=3 v对r1和r2串联的支路，加在r1两端的电压：u1=3 v-2 v=1 vi1=0.25 ar2的大小： r2=8 则r2断路前，电路中总电流i0=i1+i3=0.25+0.75=1（a）根据全电路欧姆定律：r2断开前：e=u0+i0r=3 v+rr2断开后：e=+r=3.2+0.8r联解上述两式得：e=4 v r=1 .4acd5bd 滑动变阻器的触片p从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡l1、l2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡l3电压降低，变暗。u1减小，u2增大，而路端电压u= u1+ u2减小，所以u1的变化量大于 u2的变化量，选bd。6b7c（电源a的内电阻大，电源效率，电源的输出功率对应图线下方的“面积”，由图象可知，c正确。）三、考点落实训练7如图所示，a灯的额定功率为15w，a灯与b灯额定电压相同，在外加电压改变时设两盏灯的电阻保持不变，当k1与k2都断开时，电压表读数u=12v；当k1闭合，k2断开时，电压表读数u1=11v；当k1、k2都闭合时，电压表读数u2=9v时，则b灯的额定功率为_w。8用电动势为8v，内电阻2的电池组成连接两根各1的电阻线，向某用电器（纯电阻）供电，如下图所示，该用电器可获得3w的电功率，求通过该用电器的电流和它两端的电压。考点落实训练参考答案1a 2b 3bd 4bd6解析：正确选项为bd。（法一）由得灯泡的电阻=1210电压为110v时， w=10 w电压为440v时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，p=0.9设电压表和电流表的内阻分别为rv和ra。两电压表完全相同，则其示数跟它通过的电流成正比。=u1u2=4/3 又因=1.4ma解得通过a2的电流=0.6ma =0.8ma 根据rv=（rarv）解得：rvra=3111解：设（1）电路消耗的电功率 为p1（2）电路消耗的总功率为p2金属圆环的总电阻为r，